Карбюризатор для газовой нитроцементации стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий, и может быть использовано в машиностроении для нитроцементации деталей в электропечах с углеродсодержащими атмосферами, в частности в шахтных печах, предназначенных для использования жидких карбюризаторов. Целью изобретения является интенсификация процесса нитроцементации. Карбюризатор для газовой нитроцементации содержит 2-23 мас.% кислородсодержащего вещества, а в качестве органического азотсодержащего вещества - 2-8 мас.% аммония муравьинокислого, 6-30 мас.% аммония уксуснокислого, 29-46 мас.% аммония бутановокислого. В качестве кислородсодержащего вещества использованы 5-23 мас.% воздуха или 2-13 мас.% воды, или 2-15 мас.% диоксида углерода. Предлагаемый карбюризатор позволяет повысить скорость нитроцементации на 15-20%. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (басф С 23 С8 32

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4352541/23-02 (22) 30.12.87 (46) 23.09,89, Бюл. Ф 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (72) В.А.Соловьев, А.П.Ощенко, И.Д.Дорохов, И,В,Воровкин и Ф.С.Попойко (53) 621.785-51-06 (088.8) (56) Лахтин Ю.М., Арзамасов Б,Н, Химико-термическая обработка металлов. — М.: Металлургия, 1985, с,135. (54) КАРБЮРИЗАТОР ДЛЯ ГАЗОВОЙ HHTPO

ЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий, и может быть использовано в машиноИзобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий, и может быть использовано в машиностроении для нитроцементации деталей в электропечах с углеродсодержащими атмосферами, в частности в шахтных печах, предназначенных для использования жидких карбюризаторов.

Целью изобретения является интенсификация процесса нитроцементации.

Карбюризатор для газовой нитроцементации содержит, мас,%: кислородсодержащее вещество 2-23; в качестве органического азотсодержащего вещест„„SU„„È09421 А I строении для нитроцементации деталей в электропечах с углеродсодержащими атмосферами, в частности в шахтных печах,.предназначенных для использования жидких карбюризаторов.

Целью изобретения является интенсификация процесса нитроцементации.

Карбюризатор для газовой нитроцементации содержит 2-23 мас.%. кислородсодержащего вещества, а в качестве органического азотсодержащего вещества — 2-8 мас.% аммония муравьинокислого, 6-30 мас,% аммония уксуснокислого, 29 — 46 мас.% аммония бутановокислого. В качестве кислородсодержащего вещества использованы 523 мас.% воздуха или 2-1-3 мас.% воды, или 2-15 мас;% диоксида углерода.

Предлагаемый карбюризатор позволяет повысить скорость нитроцементации на 15-20%. 3 э.п.ф-лы, 3 табл. ва — аммоний муравьинокислый 2-8; © аммоний уксуснокислый 6 — 30; аммоний «Р пропионовокислый 29-46> аммоний бута- Ь© новокислый 29-46. В качестве кислород- Ьш содержащего вещества используют 5.23 мас,% воздуха, или 2-13 % воды. или 2-15 мас.%. диоксида углерода, Аммоний муравьинокислый (СН -О N) аммоний уксуснокислый .(С Н70 И), аммонии пропионовокислыи (СэН О И) и аммоний бутановокислый (Сд H«0+N) являются поставщиками диффузионно-активных атомов углерода и азота. Воздух, вода и диоксид углерода позволяют регулировать углеродный потенциал

3 150942 образующейся атмосферы и способствуют увеличению доли кислорода в смеси.

Ускорение при нитроцементации достигается благодаря тому, что предлагаемая смесь совместно с добавкой воздуха, или воды или диоксида углерода обладают более оптимальным соотношением С:Н:О и С:N.

Экспериментально установлено, что 10 смеси содержанием CH O N менее 27 и

С Н О И менее 67, а также с содержанием C H O N более 467. и С„Н,» OqN также более 467 при температуре ниже а

45 С кристаллизуются, что делает их неудобными в эксплуатации и требуют изменения принципа ввода смеси в печь, что весьма нежелательно, с содержанием CH О N более 8% и

С Н O N более 30%, а также с содер- 20 жанием С>Н ОИ менее 29% и С4Н „O N также менее 29% скорость нитроцементации падает. Это связано с изменением количества активных компонентов °

С:Н:N в готовой атмосфере. 25

Добавка воздуха в количестве более 237., воды более 13 мас.7 диоксида углерода более 15 мас.% обладает пониженным углеродным потенциалом (потенциал снижается до значений ме- 30 нее 0,8% С), что не позволяет вести процесс нитроцементации, а смесь с содержанием диоксида углерода менее

2 мас.%, воздуха менее 5 мас.7, воды менее 2 мас.% склонна к сажеобразованию, а на деталях появляются карбиды, что ухудшает условия эксплуатации печи и качество химико-термической обработки.

Пример. Эксперименты по нитроцементации проводят в стенде, созданном на базе печи СШЦМ-6,12/9И1.

В печь помещают образцы из стали о

0,8 кг. После достижения 850 С н рабочее пространство печи через капель-, ницу подают аммониевые соли органических кислот и воду. Расход диоксида углерода или воздуха регулируют по ротаметру. Время нитроцементации 3 ч.

Скорость нитроцементации оценивают по глубине нитроцементированного слоя на поверхности образцов, полученного эа одно и тоже время при одинаковой температуре. Результаты исследований смесей различного состава приведены с табл. 1 — 3.

Как видно иэ табл. 1, наиболее оптимальная концентрация соответствуТаким образом, использование предлагаемого карбюриэатора (смеси, 1, 3, 6) позволяет повысить скорость нитроцементации на 15-20% по сравнению с известным.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Карбюриэатор для газовой нитроцементации стальных изделий, содержащий органическое азотсодержащее вещество и кислородсодержащее вещество, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса нитроцементации, он н качестве азотсодержащего вещества содержит смесь аммониевых солей муравьиной, уксусной, пропионовой и бутановой кислот при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Аммоний муравьинокислый 2-8

Аммоний уксуснокислый

Аммоний пропионовокислый 29-46

Аммоний бутановокислый

Кислородсодержащее вещество Z-23

6-30

29-46 ет cGc TBBó смеси 3, где скорость процесса максимальна по отноШению к другим экспериментам, Увеличение скорости процесса наблюдается также в составах 1, 6, При работе со смесями

2, 4, 5, 7 наблюдается снижение скорости процесса, обусловленное отклонением состава смесей от оптимального. B процессе работы со смесью возникают трудности по вводу данной смеси в печное пространство н связи с частичной ее кристаллизацией. Это приводит к нарушению режима и снижению глубины нитроцементации, В варианте со смесью 7 вообще не достигают требуемой концентрации углерода в слое в связи с тем, что иэ-эа избыточного количества окислителя не удается достичь требуемого углеродного потенциала. В варианте со смесью 4 снижение скорости процесса происходит, наоборот, иэ-за недостаточного количества окислителя, вследствие чего наблюдается частичное выделение сажи, что, очевидно, и является причиной снижения скорости процесса.

1509421 е использована вода в количестве 213 мас.X.

2. Карбюризатор по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что в качестве кислородсодержащего вещества использован воздух в количестве 523 мас.X.

3. Карбюризатор по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что в качестве кислородсодержащего вещества

Таблица 1

Показатели для смеси

3 4 5

Характеристики карбюриз атора

7 8 (известная) 10

30 35

30 5

30 .46 30

32 46 45

36

30 26

30 26

36 7

О, 375

Нет не-— обходимой

0,405 0,4 0,435

Смесь кристаллизуется

0 395 0,455

0,43 концентрации углерода в слое

Таблица 2

Характеристики карбюризатора

Показатели для смеси

7 8 (известная) 3 4

34

34

38

25 воздух

Состав, мас.7: аммоний муравьинокислый аммоний уксуснокислый аммоний пропионовокислый аммоний бутановокислый диоксид углерода

Глубина нит роцементации

Показ ания

Состав, мас.X: аммоний муравьинокислый аммоний уксуснокислый аммоний пропионовокислый аммоний бутановокислый

29 32

29 26

29 26

5 б

4. Карбюризатор по и. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что в качестве кислородсодержащего веществз использован диоксид углерода в количестве 2-15 мас.X.

29 10 6

32 42 29

29 42 40

3 5 23

1509421.

Продолжение табл.2.

»».Ь» « »

° «е»

Характеристики карбюризатора

» «»»»»»

Показатели для смеси

1 I

8 (иэ" вестная) 4 5

Глубина нитроцементации, мм

Показания

0,375

0,426 0,379 0,358 0,405

Смесь

0,4

0,375 крист алли" зуется

Таблица 3

Показания для смеси

Характеристики карбюризатора

7 8 (известная) 8 10

30 32

31 28

31

31 28

2 2

44

38

0,36

Смесь

0,375

0,44

0,39

0,38

0,43

0,4 кристаллизуется

Составитель Н.Сункина

Техред И.Верес

; Редактор Н,Гунько

Корректор И,Муска

Заказ 5?66/23 Тираж 942 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Состав, мас.X: аммоний муравьинокислый аммоний уксуснокислый аммоний пропионовокислый аммоний бутановокислый вода

Глубина нитроцементации, мм

Показания

5 1 3

30. 2 7

31 47 31

33 48 46

1 2 13

Нет необходимой концентрации углерода в слое

Нет необходимой концентрации углерода в слое